地球24小时左右自转一圈,那么时速相当于1666千米。人为什么不会被甩出去?
比较有趣的一个话题,其实这就是因地球自转产生的“离心力”与地球巨大质量产生引力之间的“战争”,但很明显引力占了绝对上风!但我们都知道4万千米的赤道一昼夜自转一圈,那么根据速度/时间即可计算出在赤道上的所有物体都在以超过音速的速度(463米/秒)转动,即使在二十一世纪,能达到这个速度的飞行器也不多,那么请问我们人为什么还没飞起来?
要理解这个问题并不难,只要计算下一个成年人“受到”的地球引力大还是“离心力”比较大,两这个做个对比即可:
一、这个成人受到的万有引力
两个有质量的物体之间之间的引力,大小相等,方向相反!并且与他们的质量成正比,而与它们之间的距离成反比,您可能会误解两者接触这种情况,因此右图有距离为“0”的条件r的取值,G为万有引力常数,假如一个100KG的成年人,其实国人100KG的并不多,只不过方便计算而已,将地球质量以及人的体重与万有引力常数相乘再除以半径的平方,计算出的数值大约为:980.522169牛顿!
其实你根本不用那么费力,100G=980N也差不离!
二、这个成年人受到的“离心力”
上图这个“离心力”是向外的,想要挣脱地球引力的束缚,那么要如何计算这个力的大小呢?
将人的体重乘以速度的平方除以地球的半径,得出的“离心力”F=3.3653牛顿
当然大家马上就能对比出这个“离心力”只有引力的三百分之一!非常明显是飞不出去的!
三、那么地球要转多快我们才能飞出去呢?
将F=980牛顿代入“离心力”计算公式,计算后大约是7901.0126米/秒
其实就是第一宇宙速度7.9千米/秒!
那么此时地球得转多快呢?1.41小时自转一圈时,赤道上的所有物体都处于失重状态了,当然维度越高所受到的力就越小,一直到两极,受到的引力依然是980牛顿,而离心力则为0!
因此赤道上的人并不是不能飞起来,只是以地球的大小,这个自转的速度还是小了点,如果能提高到1.41小时一周,那么就已经处于平衡状态了,如果速度再高一点,那就起飞了!